Выпрямительные диоды

http://www.pilab.ru/csi/AUK/Microelectr/page38.html

Основные конструкции

Тепловое сопротивление диода ;

3.2. Выпрямительные диоды

3.2.1. Основные требования к выпрямительным диодам

Выпрямительный диод предназначен для преобразования переменного напряжения в постоянное. Идеальный выпрямитель должен при одной полярности ток пропускать, при другой полярности не пропускать. Свойства полупроводникового диода близки к свойствам идеального выпрямителя, поскольку его сопротивление в прямом направлении на несколько порядков отличается от сопротивления в обратном. К основным недостаткам полупроводникового диода следует отнести: при прямом смещении -наличие области малых токов на начальном участке и конечного сопротивления толщи rs ; при обратном - наличие пробоя.

Рис.1.

При электротехническом анализе схем с диодами отдельные ветви ВАХ представляют в виде прямых линий, что позволяет представить диод в виде различных эквивалентных схем. См. рисунок внизу. Выбор той или иной схемы замещения диода определяется конкретными условиями анализа и расчета устройства, включающего диоды.

Рис.2.

Как видно из рисунка, чем круче характеристика диода и чем меньше зона малых токов ("пятка"), тем лучше выпрямительные свойства диода. Заход рабочей точки в предпробойную область приводит не только к выделению в диоде большой мощности и возможному его разрушению, но и к потере выпрямительных свойств.

Рассмотрим работу диода на активную нагрузку, соответствующая схема показана на следующем рисунке. Ток через диод описывается его вольтамперной характеристикой iд = f(uд) , ток через нагрузочное сопротивление, поскольку соединение последовательное, будет равен току через диод iд = iн = i и для него справедливо соотношение iн = (u(t) - uд)/Rн. На рисунке в одном масштабе показаны линии, описывающие обе эти функциональные зависимости: ВАХ диода и нагрузочную характеристику.

Рис.3.

Конструкции диодов

Способы создания pn-перехода. При сплавной технологии изготовления диода или транзистора, электронно-дырочный переход образуется на границе раздела исходного кристалла и ре-кристаллизованной области, в которую происходило вплавление, см. нижний рисунок (а). На нижних рисунках (б) и (в) показаны различные способы изготовления PN перехода диффузией акцепторной примеси в кристалл N-типа.

Рис.4.

На рисунке показан пример применения планарной технологии для изготовления транзистора. Эта технология получила широкое распространение и, в настоящее время, широко используется не только для диодов и транзисторов, но и интегральных схем.

Рис.5.

Тепловое сопротивление полупроводниковых приборов.

Выделяющаяся в полупроводниковом приборе мощность приводит к его разогреву. Для характеристики разогрева вводят тепловое сопротивление Rт [o/Вт]

Tп - температура PN перехода, Тос - температура окружающей среды

Величина Rт зависит от конструкции прибора.

На нижнем рисунке показаны примеры конструкций диодов с различным сопротивлением: (слева-1,2-малой мощности) Rт = (100-200) °/Вт,

(справа-3-средней мощности) Rт = 1-10°/Вт.

Рис.6.